JP2022539977A - Battery system, battery treatment method - Google Patents
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Abstract
開示される電池システムでは、電池パックと電池管理装置が接続され、かつ電池パックと充電装置が接続されていない場合には、複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報、または、電池管理装置によって算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと電池管理装置の間で共有する。電池パックと充電装置が接続され、かつ電池パックと電池管理装置が接続されていない場合には、複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと充電装置の間で共有する。【選択図】図8In the disclosed battery system, when the battery pack and the battery management device are connected and the battery pack and the charging device are not connected, state information of each battery module calculated by each of the plurality of battery modules, or , the state information of each battery module calculated by the battery management device is shared between each battery module and the battery management device. When the battery pack and the charging device are connected and the battery pack and the battery management device are not connected, the state information of each battery module calculated by each of the plurality of battery modules is stored in the respective battery modules and the charging device. share between [Selection drawing] Fig. 8
Description
本発明は、電池システムおよび電池処理方法に関する。 The present invention relates to a battery system and a battery treatment method.
近年、電気モータによって走行する電気自動車や、内燃機関と電動モータを動力源として備えたハイブリッド自動車の普及が進んでいる。電気自動車やハイブリッド自動車等、電動機を走行駆動のために使用する車両には二次電池(以下、単に「電池」という。)が搭載されている。 2. Description of the Related Art In recent years, electric vehicles that run on an electric motor and hybrid vehicles that have an internal combustion engine and an electric motor as power sources have become popular. 2. Description of the Related Art A secondary battery (hereinafter simply referred to as "battery") is installed in a vehicle that uses an electric motor for driving, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
電池が搭載される車両において電池の状態を監視するために、充電率(SOC:State of Charge)等の状態情報を算出することが知られている(例えば、特開2011-113759号公報、特開2011-151983号公報を参照)。 In order to monitor the state of the battery in a vehicle in which the battery is mounted, it is known to calculate state information such as a state of charge (SOC) (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-113759; See JP-A-2011-151983).
ところで、多くのケースで、車両等の電池が搭載される機器では電池が脱着可能に構成されている。そのため、電池の使用形態として、電池が搭載された機器を動作させる場合、機器から電池を取り外して電池を充電装置により充電する場合、あるいは、機器から取り外した電池を別の機器に取り付けて動作させる場合等の様々な使用形態がある。このような電池の交換を含む様々な使用形態を考慮したときに、従来は、電池の充放電制御を正確に行い続けることができないという課題がある。 By the way, in many cases, the battery is configured to be detachable in a device such as a vehicle in which the battery is mounted. Therefore, the battery is used in various ways, such as operating a device in which the battery is mounted, removing the battery from the device and charging the battery with a charging device, or attaching the battery to another device after removing it from the device and operating it. There are various usage patterns such as cases. Considering such various usage patterns including battery replacement, conventionally, there is a problem that the battery charging/discharging control cannot be continued accurately.
例えば、充電ステーションで充電した電池を機器に取り付けて機器を動作させる場合、上述した文献に記載された従来のシステムでは、機器に取り付けた後に電池のSOCを算出し、算出したSOCに基づいて電池の充放電動作を制御する。しかし、機器に取り付ける前の電池の状態情報、例えば、充電ステーションでの充電履歴の情報等が考慮されていないため、機器を動作させた後の充放電制御が適切なものとならない可能性がある。 For example, when a device is operated by attaching a battery charged at a charging station to the device, the conventional system described in the above-mentioned document calculates the SOC of the battery after it is attached to the device, and calculates the battery based on the calculated SOC. control the charging and discharging operation of However, since the state information of the battery before it is attached to the device, such as the charging history information at the charging station, is not taken into account, there is a possibility that the charge/discharge control after operating the device may not be appropriate. .
従って、電池の様々な使用形態において、電池の充放電制御を正確に行い続けることができる仕組みが求められる。 Therefore, there is a demand for a mechanism that can continue to accurately control charging and discharging of the battery in various usage patterns of the battery.
本発明の一態様は、直列に接続された再充電可能な複数の電池モジュールを含む電池パックと、前記電池パックの負荷である機器内に設けられ、前記複数の電池モジュールの各々と通信可能な電池管理装置と、前記機器内に設けられ、前記電池パックと前記電池管理装置が接続されている場合に前記電池パックを流れる第1電流を検出する第1電流センサと、前記電池パックを充電するための充電装置であって、前記複数の電池モジュールの各々と通信可能な充電装置と、前記充電装置に設けられ、前記電池パックと前記充電装置が接続されている場合に前記電池パックを流れる第2電流を検出する第2電流センサと、を含む電池システムであって、前記複数の電池モジュールの各々は、各電池モジュールの電圧を検出し、前記電池パックと前記電池管理装置が接続され、かつ前記電池パックと前記充電装置が接続されていない場合には、各電池モジュールの電圧と前記第1電流とに基づいて、各電池モジュール又は前記電池管理装置のいずれか一方が、対応する電池モジュールの状態情報を算出するとともに、算出される各電池モジュールの状態情報を各電池モジュールと前記電池管理装置の間で共有し、前記電池パックと前記充電装置が接続され、かつ前記電池パックと前記電池管理装置が接続されていない場合には、各電池モジュールの電圧と前記第2電流とに基づいて、各電池モジュールが、対応する電池モジュールの状態情報を算出するとともに、算出される各電池モジュールの状態情報を各電池モジュールと前記充電装置の間で共有し、各電池モジュールは、対応する状態情報が格納されている第1メモリと、対応する状態情報が前記電池管理装置によって算出される場合には、前記電池管理装置から前記状態情報を受信して前記第1メモリに書き込み、対応する状態情報が前記充電装置によって算出される場合には、前記充電装置から前記状態情報を受信して前記第1メモリに書き込む第1制御部と、を備え、前記電池管理装置は、各電池モジュールの状態情報が格納されている第2メモリと、各電池モジュールの状態情報を算出して前記第2メモリに書き込む、又は、各電池モジュールの状態情報が対応する電池モジュールによって算出される場合には、各電池モジュールから前記状態情報を受信して前記第2メモリに書き込む第2制御部と、を備えた電池システムである。 One aspect of the present invention is a battery pack including a plurality of rechargeable battery modules connected in series, and a battery pack provided in a device that is a load of the battery pack and capable of communicating with each of the plurality of battery modules. a battery management device; a first current sensor provided in the device for detecting a first current flowing through the battery pack when the battery pack and the battery management device are connected; and charging the battery pack. a charging device capable of communicating with each of the plurality of battery modules; a second current sensor that detects two currents, wherein each of the plurality of battery modules detects a voltage of each battery module, the battery pack and the battery management device are connected, and When the battery pack and the charging device are not connected, based on the voltage of each battery module and the first current, either one of the battery modules or the battery management device controls the charging of the corresponding battery module. state information is calculated, the calculated state information of each battery module is shared between each battery module and the battery management device, the battery pack and the charging device are connected, and the battery pack and the battery management device are connected to each other; When the device is not connected, each battery module calculates state information of the corresponding battery module based on the voltage of each battery module and the second current, and the calculated state of each battery module is calculated. Information is shared between each battery module and the charging device, each battery module having a first memory in which corresponding state information is stored and a corresponding state information when the corresponding state information is calculated by the battery management device. , receiving the state information from the battery management device and writing it to the first memory; and receiving the state information from the charging device and writing the corresponding state information to the first memory when the corresponding state information is calculated by the charging device. a first control unit that writes to a memory; the battery management device includes a second memory that stores state information of each battery module; and the state information of each battery module that is calculated and written to the second memory. or, when the state information of each battery module is calculated by the corresponding battery module, a second control unit that receives the state information from each battery module and writes the state information to the second memory. is.
本発明の別の態様は、直列に接続された再充電可能な複数の電池モジュールを含む電池パックのための電池管理方法であって、前記電池パックは、前記電池パックの負荷である機器内に設けられる電池管理装置、および、前記電池パックを充電するための充電装置と接続可能であって、前記方法は、前記電池パックと前記電池管理装置が接続され、かつ前記電池パックと前記充電装置が接続されていない場合に、(a-1) 前記電池管理装置が、前記電池パックを流れる第1電流を、前記機器内に設けられた第1電流センサから取得するステップと、(a-2) 各電池モジュール又は前記電池管理装置のいずれか一方が、各電池モジュールで検出された電圧と、前記取得された前記第1電流とに基づいて、対応する電池モジュールの状態情報を算出するステップと、(a-3) 前記複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報、または、前記電池管理装置によって算出される各電池モジュールの状態情報を共有するステップと、を含み、前記方法は、前記電池パックと前記充電装置が接続され、かつ前記電池パックと前記電池管理装置が接続されていない場合に、(b-1) 前記充電装置が、前記電池パックを流れる第2電流を、前記充電装置内の第2電流センサから取得するステップと、(b-2) 各電池モジュールの電圧と前記第2電流とに基づいて、各電池モジュールが、対応する電池モジュールの状態情報を算出するステップと、(b-3) 前記複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと前記充電装置の間で共有するステップと、を含む電池管理方法である。 Another aspect of the present invention is a battery management method for a battery pack including a plurality of rechargeable battery modules connected in series, wherein the battery pack is placed in a device that is the load of the battery pack. a battery management device provided and a charging device for charging the battery pack, wherein the method comprises connecting the battery pack and the battery management device, and connecting the battery pack and the charging device; When not connected, (a-1) the battery management device acquires a first current flowing through the battery pack from a first current sensor provided in the device; and (a-2) a step in which either one of the battery modules or the battery management device calculates state information of the corresponding battery module based on the voltage detected in each battery module and the obtained first current; (a-3) sharing state information of each battery module calculated by each of the plurality of battery modules or state information of each battery module calculated by the battery management device; when the battery pack and the charging device are connected and the battery pack and the battery management device are not connected, (b-1) the charging device causes a second current to flow through the battery pack, obtaining from a second current sensor in the charging device; and (b-2) each battery module calculating status information of the corresponding battery module based on the voltage of each battery module and the second current. and (b-3) sharing state information of each battery module calculated by each of the plurality of battery modules between each battery module and the charging device.
以下、本発明の一実施形態に係る電池システム1について説明する。本実施形態の電池システム1は、例えば車両(機器の一例)に搭載されている電池パックを管理するためのシステムである。
本実施形態の電池システム1では、電池パックが搭載された車両を動作させる場合、車両から電池パックを取り外して電池パックを充電ステーションで充電する場合、あるいは、車両から取り外した電池パックを別の車両に取り付けて動作させる場合等の様々な使用形態を考慮して、電池パックに含まれる複数の電池モジュールの各々の状態情報を引き継ぐように構成される。例えば、電池モジュールの状態情報が、車両内の電池管理ユニットから電池モジュールに、あるいは電池モジュールから充電ステーションに引き継がれるように構成される。
本実施形態の説明において、充電ステーションは、本発明の充電装置の一例である。本実施形態の充電ステーションは、車両の充電口から電池パックの充電を行う充電スタンドとは異なり、車両から取り外された電池パック単独で充電を行うための設備である。
A
In the
In the description of this embodiment, the charging station is an example of the charging device of the present invention. The charging station of the present embodiment is a facility for charging a battery pack that has been removed from the vehicle, unlike a charging station that charges the battery pack through a charging port of the vehicle.
(1)電池システムの全体構成
先ず、図1および図2を参照して、本実施形態の電池システム1の全体構成について説明する。図1は、本実施形態の電池システム1において、電池パック2が車両に接続されているときの概略構成を示す図である。図2は、本実施形態の電池システム1において、電池パック2が充電ステーションに接続されているときの概略構成を示す図である。
(1) Overall Configuration of Battery System First, the overall configuration of a
図1を参照すると、電池パック2が車両に搭載された状態では、車両のコネクタCvと、電池パック2のコネクタCbとが接続されている。図1では、コネクタCv,Cbが概略的に示されている。電池パック2は、例えば、複数の電池モジュール20-1~20-4が直列に接続されて構成されている。
なお、電池パック2に含まれる電池モジュールの数は図1に示した例に限られず、所望の数に設定可能である。また、説明の便宜のために、車両に単一の電池パック2が搭載される例について説明するが、車両に搭載される電池パック2の数は、所望の数に設定可能である。
以下の説明では、複数の電池モジュール20-1~20-4の各々について共通する事項について言及するときには、適宜、総称して「電池モジュール20」と表記する。
Referring to FIG. 1, when the
The number of battery modules included in the
In the following description, when referring to matters common to each of the plurality of battery modules 20-1 to 20-4, they are collectively referred to as "battery module 20" as appropriate.
各電池モジュール20は、積層して構成された複数の電池セル(電池セル群)と、各電池セルの両端に接続されるセル管理ユニット(CMU)とを含む。すなわち、図1に示すように、複数の電池モジュール20-1~20-4は、それぞれ、複数の電池セル群21-1~21-4と、複数のセル管理ユニット(CMU:Cell Management Unit)22-1~22-4とを含む。図1に示すように、複数の電池モジュール20-1~20-4の電池セル群21は、直列に接続されている。各電池セル群は、並列に接続された電池セルの組合せが複数、直列に接続された形態でもよい(例えば、8s4p型の電池モジュール等)。
Each battery module 20 includes a plurality of stacked battery cells (battery cell group) and a cell management unit (CMU) connected to both ends of each battery cell. That is, as shown in FIG. 1, the plurality of battery modules 20-1 to 20-4 respectively include a plurality of battery cell groups 21-1 to 21-4 and a plurality of cell management units (CMUs). 22-1 to 22-4. As shown in FIG. 1,
以下の説明では、複数の電池セル群21-1~21-4の各々について共通する事項について言及するときには適宜、総称して「電池セル群21」と表記し、複数のセル管理ユニット22-1~22-4の各々について共通する事項について言及するときには適宜、総称して「セル管理ユニット22」と表記する。
以下の説明において、直列に接続された電池セル群21-1~21-4の両端電圧は、対応する電池モジュールの電圧と等価であり、直列に接続された複数の電池モジュールの両端電圧は、対応する電池パックの電圧と等価である。
In the following description, when referring to matters common to each of the plurality of battery cell groups 21-1 to 21-4, the term "
In the following description, the voltage across the battery cell groups 21-1 to 21-4 connected in series is equivalent to the voltage of the corresponding battery module, and the voltage across the plurality of battery modules connected in series is Equivalent to the corresponding battery pack voltage.
セル管理ユニット22は、対応する電池モジュール20を制御するための電子回路を含む。電池パック2が車両に搭載された状態では、セル管理ユニット22が車両の電池管理ユニット(BMU:Battery Management Unit)3と接続される。セル管理ユニット22と電池管理ユニット3の間のデータ通信には、電池系のCAN(Controller Area Network)バス101が使用される。
A
電池パック2が車両に搭載された状態では、電池セル群21-1~21-4が直列に接続される閉回路が形成される。当該閉回路上には、車両側の負荷L1と、閉回路を流れる電流を検出するために車両に設けられた電流センサ4(第1電流センサの例)と、が接続される。
負荷L1は、例えばインバータ等の電力変換装置である。インバータは、電池パック2の直流電圧を交流電圧に変換して車両の走行駆動に用いられる交流電動機(例えば三相交流電動機)に供給する。
なお、セル管理ユニット22が車両の電池管理ユニット3と接続されているときの電池パック2に対する充電態様としては、車両の減速時の交流電動機の回生電力による電池パック2への充電と、車両に設けられた充電口から家庭用電源あるいは、例えばCHAdeMO等の規格に対応した充電スタンド(例えば急速充電器)から車両内の充電器を介した電池パック2への充電とがありうる。
When the
The load L1 is, for example, a power converter such as an inverter. The inverter converts the DC voltage of the
When the
電池管理ユニット3は、電流センサ4によって検出された電流値を取得し、電池モジュール20から電池モジュール20の電圧値を取得し、電池モジュール20の充放電を制御するための制御装置である。電池管理ユニット3は、電流センサ4と、車両内の上位の制御装置である車両制御ユニット(VCU:Vehicle Control Unit)5に接続される。電池管理ユニット3と車両制御ユニット5の間のデータ通信には、車両系のCANバス102が使用される。
The
電池管理ユニット3は、例えば、電池パック2の充電率(SOC:State of Charge)やエラーコード等の状態情報を車両制御ユニット5に通知する。例えば、車両制御ユニット5は、電池管理ユニット3から電池パック2のSOCの情報を受信すると、当該SOCに対応するSOCインジケータを車両のインストルメントパネルに表示する。車両制御ユニット5は、電池管理ユニット3からエラーコードを受信すると、当該エラーコードに対応する警告インジケータを車両のインストルメントパネルに表示する。
The
図2を参照すると、電池パック2が充電ステーションに接続された状態では、充電ステーションのコネクタCsと、電池パック2のコネクタCbとが接続されている。図2では、コネクタCs,Cbが概略的に示されている。電池パック2が充電ステーションに搭載された状態では、セル管理ユニット22が充電ステーションの充電制御ユニット6と接続される。この状態では、セル管理ユニット22と充電制御ユニット(CCU:Charge Control Unit)6がCANバス103によって通信可能な状態となる。
Referring to FIG. 2, when the
電池パック2が充電ステーションに接続された状態では、電池セル群21-1~21-4が直列に接続される閉回路が形成される。当該閉回路上には、閉回路を流れる電流を検出するために充電ステーションに設けられた電流センサ7(第2電流センサの例)と、が接続される。
充電制御ユニット6は、電流センサ7によって検出された電流値を取得し、電池モジュール20から電池モジュール20の電圧値を取得し、電池モジュール20の充電を制御する。
When the
The charging
CANバス101~103経由で行われるCAN通信では、セル管理ユニット22、電池管理ユニット3、充電制御ユニット6の少なくともいずれかが、送信ノード又は受信ノードとなりうる。送信ノードから送信されるデータフレームには、データと、送信ノードを特定するためのIDと、が含まれている。このIDは、通信調停のためにも使用される。すなわち、複数の送信ノードが同時にバスへフレームを送出する場合、送信ノードのIDの値によってバスを占有する優先順位が決定され、異なるIDの送信ノードからのフレームの衝突が回避される。
なお、送信ノードによるデータフレームの送信は、受信ノードによるリモートフレームの送信に応じて行われてもよいし、リモートフレームを使用せずに行われてもよい。
In CAN communication performed via CAN buses 101-103, at least one of
The transmission of the data frame by the transmitting node may be performed according to the transmission of the remote frame by the receiving node, or may be performed without using the remote frame.
(2)電池システムの各ユニットの構成
次に、本実施形態の電池システム1の各ユニットの構成について、図3~図5を参照して説明する。図3は、本実施形態の電池システム1において、電池パック2が車両に接続されているときの機能ブロック図である。図4は、本実施形態の電池システム1において、電池パック2が充電ステーションに接続されているときの機能ブロック図である。図5は、本実施形態のセル管理ユニット22に含まれるメモリの構成例を示す図である。
なお、以下の説明では、電池モジュール20の状態情報を適宜、単に「状態情報」と略記する。
(2) Configuration of Each Unit of Battery System Next, the configuration of each unit of the
In the following description, the state information of the battery module 20 is abbreviated as "state information" as appropriate.
(2-1)セル管理ユニット
図3を参照すると、セル管理ユニット22は、コントローラ221(第1制御部の一例)と、メモリ222(第1メモリの例)と、セル監視ユニット223と、CANトランシーバ224と、を含む。
コントローラ221は、マイクロコンピュータ、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、A/D(Analogue to Digital)変換器等を含む。コントローラ221では、マイクコンピュータが所定のプログラムを実行することで電池モジュール20に要求される機能を実現する。
(2-1) Cell Management Unit Referring to FIG. 3, the
The
コントローラ221によって実現される機能は、少なくとも以下の内容を含む。
(1-i) 電流センサ4又は電流センサ7によって検出された電流値を含むデータフレームをCANバス101又は103から受信するように、CANトランシーバ224を制御すること
(1-ii) 予め設定されたタイミングで、電池モジュール20の電圧値と、充電制御ユニット6から取得した電流値とに基づき、電池モジュール20の状態情報を算出すること
(1-iii) 算出した電池モジュール20の状態情報を含むデータフレームをCANバス103に送出するように、CANトランシーバ224を制御すること
(1-iv) 算出した状態情報、又は、CANトランシーバ224で受信した状態情報を、メモリ222に書き込むこと
(1-v) 必要に応じて、電池モジュール20の電圧値を含むデータフレームをCANバス101に送出するように、CANトランシーバ224を制御すること
The functions realized by the
(1-i) controlling the
(1-ii) Calculating the state information of the battery module 20 based on the voltage value of the battery module 20 and the current value acquired from the charging
(1-iii) controlling the
(1-iv) writing the calculated state information or the state information received by the
(1-v) Control the
メモリ222は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、電池モジュール20を識別する電池モジュールコードと、コントローラ221によって算出された状態情報、あるいは電池管理ユニット3から取得した状態情報とを格納する。電池モジュールコードは、電池モジュール20の製造時にメモリ222に書き込まれる。
図5に例示するように、電池モジュール20の状態情報は、SOC(State of Charge;充電率)、SOH(State of health;健全度)、サイクルカウント、エラーコードの各パラメータを含む。例えば、メモリ222では各パラメータに対して1セクタが割り当てられる。
The
As illustrated in FIG. 5, the state information of the battery module 20 includes parameters of SOC (State of Charge), SOH (State of health), cycle count, and error code. For example, one sector is allocated for each parameter in
SOC,SOHをメモリ222に書き込むタイミングは特に限定しないが、例えば所定時間毎に(例えば3秒毎に)メモリ222に書き込まれる。なお、SOC,SOHを算出するタイミングの間隔は、SOC、SOHの書込みのタイミングの間隔よりも短くしてもよい。
ここで、メモリ222の書き換え寿命を考慮し、好ましくは以下のように書込みが行われる。
例えば、図5に示すように、SOCを格納すべきメモリ222内の1セクタが2Kバイト(2048バイト)で構成され、2バイトの書込み領域毎に順にデータが書き込まれる。このとき、前回N-1番目の書込み領域に格納されているSOCに対して、今回算出したSOCが0.5%以上の変動があった場合に限り、N番目の書込み領域に、今回算出したSOCを上書きする。今回算出したSOCが0.5%以上の変動がない場合には、N番目の書込み領域に今回算出したSOCを上書きしない。
同様に、図5に示すように、SOHを格納すべきメモリ222内の1セクタが2Kバイト(2048バイト)で構成され、2バイトの書込み領域毎に順にデータが書き込まれる。このとき、前回N-1番目の書込み領域に格納されているSOHに対して、今回算出したSOHが0.1%以上の変動があった場合に限り、N番目の書込み領域に、今回算出したSOHを上書きする。今回算出したSOHが0.1%以上の変動がない場合には、N番目の書込み領域に今回算出したSOHを上書きしない。
算出されたSOCが50%以下に低下した場合、および、当該SOCが95%を超えた場合に、サイクルカウントがインクリメントされてメモリ222の対応するセクタに書き込まれる。このとき、N-1番目の書込み領域に記録されているサイクルカウントに対してインクリメントした値がN番目の書込み領域に書き込まれる。
The timing of writing the SOC and SOH to the
Here, considering the rewrite life of the
For example, as shown in FIG. 5, one sector in the
Similarly, as shown in FIG. 5, one sector in the
When the calculated SOC drops below 50% and when the SOC exceeds 95%, the cycle count is incremented and written to the corresponding sector of
最も書き換え頻度が高いSOCの場合、SOCの記録機能は以下のとおりである。上記メモリ構成の例では、例えばSOCを各書込み領域に約1000回書き込んだ場合に(例えば3000秒後に)SOCに割り当てられたセクタの書込みが終了になるため、当該セクタのデータを消去して新たなデータの書込みが行われる。メモリ222の書き換え可能回数を10万回とすると、10万回×3000秒=約10年の記録機能を有しており、実用上問題ない。上述したように、前回値と今回値の変動が大きい場合に限ってSOCの書き込みを行うことで、さらに長い期間の記録機能を有する。
In the case of the SOC with the highest rewrite frequency, the SOC recording function is as follows. In the example of the above memory configuration, for example, when the SOC is written to each write area about 1000 times (for example, after 3000 seconds), the writing of the sector assigned to the SOC ends. data is written. Assuming that the number of rewritable times of the
メモリ222のエラーコードに対応するセクタには、予め定義されたエラー発生条件を満たす事象が発生した場合に、当該事象に対応するエラーコードが書き込まれる。エラー発生条件は、例えば、電池モジュール20に設けられる温度センサ(図示せず)によって検出される温度が所定の閾値よりも高いという条件、電池モジュール20の電圧値が異常値を示すという条件等である。
When an event occurs that satisfies a predefined error occurrence condition, an error code corresponding to the event is written to the sector corresponding to the error code in the
好ましくは、メモリ222には、電池モジュール20に固有の属性データを格納する。
属性データは、製造者コード、製造日、シリアルコード、電池タイプ、および、組合せコードの各データを含む。例えば4個の電池モジュール20によって電池パック2が構成されている場合に、各電池モジュール20に属性データが割り当てられる4個の電池モジュール20の各々のメモリ222は、属性データのうちいずれか1つのデータを格納していればよい。
Preferably,
The attribute data includes manufacturer code, date of manufacture, serial code, battery type, and combination code. For example, when the
好ましくは、属性データは、セル管理ユニット22と電池管理ユニット3の初期化時において電池管理ユニット3によって参照され、電池パック2の検証に用いられる。例えば、組合せコードとして、同一の電池パック2を構成する複数の電池モジュールに対して共通のコードが割り当てられる。その場合、電池管理ユニット3は、車両に搭載されている電池パック2内のすべての電池モジュールに割り当てられた組合せコードが同じでない場合には、所定のエラーコードを車両制御ユニット5に送信する。それによって、電池パック2内の電池モジュールの正しい組合せを維持する。その場合、電池パック2内の各電池モジュールの使用履歴が同一となるため、例えば、すべての電池モジュールのSOHを均等に維持することができる。
Preferably, the attribute data is referred to by the
セル監視ユニット223は、電池セル群21の各電池セルの端子間電圧を検出するとともに、電池セルバランシングを実行する。電池セルバランシングは、直列に接続された電池セル群21の電池セル間の電圧に差がある場合に、各電池セルの電圧が実質的に同一となるようにする(つまり、各電池セルの電圧を均等化する)処理である。電池セルバランシングを行うことによって、電池モジュール20の電池容量を最大限に活用できるようになる。セル監視ユニット223は、セルバランサの一例である。
電池セルバランシングの方法については、特に限定するものではなく、パッシブバランシングでもアクティブバランシングでもよい。
The
The battery cell balancing method is not particularly limited, and may be passive balancing or active balancing.
CANトランシーバ224は、CANプロトコルに従って通信を行う通信インタフェースユニットである。
CANトランシーバ224は、CANバス101,103にコントローラ221からの信号(例えば、データフレームに対応する信号)を送信するとともに、電池管理ユニット3および充電制御ユニット6から送信された信号を、それぞれCANバス101,103から受信するように構成される。CANトランシーバ224からCANバス101,103に送出されるデータフレームには、送信ノードであるセル管理ユニット22を特定するIDが含まれる。
The
(2-2)電池管理ユニット
再度図3を参照すると、電池管理ユニット3は、コントローラ31(第2制御部の一例)と、メモリ32(第2メモリの例)と、CANトランシーバ33と、を含む。
コントローラ31は、マイクロコンピュータ、ROM、RAM、A/D変換器等を含む。コントローラ31では、マイクコンピュータが所定のプログラムを実行することで電池管理ユニット3に要求される機能を実現する。
(2-2) Battery Management Unit Referring to FIG. 3 again, the
The
コントローラ31によって実現される機能は、少なくとも以下の内容を含む。
(2-i) 電池モジュール20の電圧値を含むデータフレームをCANバス101から受信するように、CANトランシーバ33を制御すること
(2-ii) 予め設定されたタイミングで、電池モジュール20の電圧値と、電流センサ4によって検出された電流値とに基づき、電池モジュール20の状態情報を算出すること
(2-iii) 算出した電池モジュール20の状態情報を含むデータフレームをCANバス101,102に送出するように、CANトランシーバ33を制御すること
(2-iv) 車両制御ユニット5に通知すべきSOCを決定すること(後述するSOC決定処理を参照)
The functions realized by the
(2-i) controlling the
(2-ii) Calculating the state information of the battery module 20 based on the voltage value of the battery module 20 and the current value detected by the
(2-iii) Control the
(2-iv) Determining the SOC to be notified to the vehicle control unit 5 (see SOC determination processing described later)
メモリ32は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、例えば、セル管理ユニット22から取得した電池モジュールコードと、コントローラ31によって算出された電池モジュール20の状態情報、あるいは電池モジュール20から取得した状態情報とを格納する。メモリ32の構成は図5に示した構成と同様でよい。 The memory 32 is, for example, a non-volatile memory such as a flash memory. store information and The configuration of the memory 32 may be the same as the configuration shown in FIG.
上記(2-iv)に関連してコントローラ31は、電池モジュール20および車両制御ユニット5の各々との間で初期化を実行するときに、電池モジュール20から取得したSOCと、メモリ32に記録されている電池モジュール20のSOCとの比較結果に基づいて、車両制御ユニット5に通知すべきSOCを決定する。この決定方法については、後述する。
In relation to (2-iv) above, the
コントローラ31は、電池モジュール20-1~20-4に対して算出されたSOC若しくは電圧に差がある場合には、各電池モジュール20のセル監視ユニット223によって電池モジュール20-1~20-4の間でSOC若しくは電圧が実質的に同一となるように、電池モジュール20-1~20-4を制御してもよい。例えば、コントローラ31は、電池モジュール20-1~20-4の電圧のうち最も低い電圧の値を各電池モジュール20に通知し、各電池モジュール20のセル監視ユニット223は通知された電圧の値になるように電池セル群21を放電させる処理を行う。
コントローラ31は、実質的に同一となったSOCのデータを各電池モジュール20に通知することが好ましい。
If there is a difference in the SOC or voltage calculated for the battery modules 20-1 to 20-4, the
CANトランシーバ33は、CANプロトコルに従って通信を行う通信インタフェースユニットである。
CANトランシーバ33は、CANバス101,102にコントローラ31からの信号(例えば、データフレームに対応する信号)を送信するとともに、セル管理ユニット22から送信された信号をCANバス101から受信するように構成される。CANトランシーバ33からCANバス101,102に送出されるデータフレームには、送信ノードである電池管理ユニット3を特定するIDが含まれる。
The
The
(2-3)充電制御ユニット
図4を参照すると、充電制御ユニット6は、コントローラ61と、メモリ62と、CANトランシーバ63と、を含む。
コントローラ61は、マイクロコンピュータ、ROM、RAM、A/D変換器等を含む。コントローラ31では、マイクコンピュータが所定のプログラムを実行することで充電制御ユニット6に要求される機能を実現する。
(2-3) Charging Control Unit Referring to FIG. 4, the charging
The
コントローラ61によって実現される機能は、少なくとも以下の内容を含む。
(3-i) 電池モジュール20の状態情報を含むデータフレームをCANバス103から受信するように、CANトランシーバ63を制御すること
(3-ii) 電流センサ7によって検出された電流値を含むデータフレームをCANバス103に送出するように、CANトランシーバ63を制御すること
(3-iii) 電池モジュール20の充電を制御すること
(3-iv) 電池モジュール20から取得した状態情報の少なくとも一部(例えばSOC)を、充電ステーションの表示装置65に表示させるための画像データを生成すること
The functions realized by the
(3-i) controlling the
(3-ii) controlling the
(3-iii) Control charging of the battery module 20
(3-iv) generating image data for displaying at least part of the state information (for example, SOC) acquired from the battery module 20 on the
メモリ62は、例えばフラッシュメモリ等の不揮発性メモリであり、例えば、電池モジュール20から取得した電池モジュールコードと、電池モジュール20を充電中にセル管理ユニット22から取得した状態情報とを格納する。メモリ62の構成は図5に示した構成と同様でよい。
The
CANトランシーバ63は、CANプロトコルに従って通信を行う通信インタフェースユニットである。
CANトランシーバ63は、CANバス103にコントローラ61からの信号(例えば、データフレームに対応する信号)を送信するとともに、セル管理ユニット22から送信された信号をCANバス103から受信するように構成される。CANトランシーバ63からCANバス103に送出されるデータフレームには、送信ノードである充電制御ユニット6を特定するIDが含まれる。
The
CAN
(3)SOC,SOHの算出方法
上述したように、セル管理ユニット22は、電池モジュール20の電圧値と、充電制御ユニット6から取得した電流値とに基づき、電池モジュール20の状態情報を算出し、電池管理ユニット3は、電池モジュール20の電圧値と、電流センサ4によって検出された電流値とに基づき、電池モジュール20の状態情報を算出する。つまり、電池モジュール20の電圧値と電池モジュール20を流れる電流値に基づいて例えばSOC,SOHが算出される。
ここで、SOC,SOHの算出方法は限定されないが、好ましい算出方法について以下で述べる。なお、以下では、セル管理ユニット22がSOC,SOHを算出する場合について説明するが、電池管理ユニット3についても同様である。
(3) Calculation method of SOC and SOH As described above, the
Although the method for calculating SOC and SOH is not limited here, a preferred method for calculating them will be described below. Although the case where the
電池モジュール20の設計上の容量、つまり初期の満充電容量(「初期容量」という。)をFCC0とし、電池モジュール20のライフタイムにおける満充電容量をFCC(変数)とした場合、FCCは、電池モジュール20の使用および時間の経過によって低下していく。FCCの低下は、主として、サイクル寿命とカレンダー寿命の2つの劣化モードによって生ずる。サイクル寿命は電池の充放電を繰り返したときの劣化モードであり、カレンダー寿命は電池を放置したときの劣化モードである。
ここで、SOHの算出に当たって、セル管理ユニット22は、サイクル寿命とカレンダー寿命の各々の劣化係数を特定するためのルックアップテーブルを参照する。サイクル寿命のルックアップテーブルは、サイクルカウントと劣化係数(容量の劣化度合)の関係を示すデータである。サイクル寿命のルックアップテーブルは、所定の放電深度の条件下でのサイクルカウントとFCCの測定値から得られるデータである。
カレンダー寿命のルックアップテーブルは、電池モジュール20を所定のSOCに調整して所定の温度で放置したときの実験結果から得られるデータであり、時間と劣化係数(容量の劣化度合)の関係を示すデータである。
セル管理ユニット22は、これらの2つの劣化係数に基づいて、FCC(満充電容量)を逐次更新する。つまり、電池モジュール20のライフタイムの間、FCC(満充電容量)はFCC0(初期容量)から徐々に低下していくことになる。さらにセル管理ユニット22は、SOH=FCC/FCC0の式に従ってSOHを算出する。
なお、電池パック2が温度センサを備え、異なる温度に対する上記ルックアップテーブルを設けることで、算出されるSOHの精度をさらに高めることができる。
When the designed capacity of the battery module 20, that is, the initial full charge capacity (referred to as “initial capacity”) is FCC 0 , and the full charge capacity in the lifetime of the battery module 20 is FCC (variable), the FCC is It decreases with the use of the battery module 20 and the passage of time. FCC degradation is primarily caused by two modes of degradation: cycle life and calendar life. The cycle life is the deterioration mode when the battery is repeatedly charged and discharged, and the calendar life is the deterioration mode when the battery is left unattended.
Here, in calculating the SOH, the
The calendar life lookup table is data obtained from experimental results when the battery module 20 is adjusted to a predetermined SOC and left at a predetermined temperature, and indicates the relationship between time and deterioration coefficient (degree of deterioration of capacity). Data.
The
By providing the
さらに、セル管理ユニット22は、電池モジュール20の電圧値と電池モジュール20を流れる電流値に基づいて、充放電による現在消費容量(CCCとする。)を算出する。上記FCCとCCCによって電池モジュール20のSOCが算出される。すなわち、SOC=1-(CCC/FCC)の式に従って電池モジュール20のSOCが算出される。
Furthermore, the
(4)電池システムの動作
次に、本実施形態の電池システム1の動作について、図6および図7を参照して説明する。
本実施形態の電池システム1では、電池パック2の使用状態に応じて、マスタBMU処理とマスタCMU処理のうちいずれかの処理が行われる。
マスタBMU処理とは、電池パック2が電池管理ユニット3に接続されているときの処理である。マスタBMU処理では、電池管理ユニット(BMU)3がマスタとなり、電池モジュール20のセル管理ユニット22がスレーブとなって協調動作し、各電池モジュール20の状態情報が算出、記録される。図6は、本実施形態の電池システム1において、マスタBMU処理を示すシーケンスチャートである。
マスタCMU処理とは、電池パック2と充電ステーションの充電制御ユニット6が接続され、かつ電池パック2と電池管理ユニット3が接続されていない場合の処理である。マスタCMU処理では、電池モジュール20のセル管理ユニット(CMU)22がマスタとなり、充電ステーションの充電制御ユニット6がスレーブとなって協調動作し、各電池モジュール20の状態情報が算出、記録される。図7は、本実施形態の電池システム1において、マスタCMU処理を示すシーケンスチャートである。
(4) Operation of Battery System Next, operation of the
In the
Master BMU processing is processing when the
Master CMU processing is processing when the
例えば車両が走行中のときには、電池パック2が車載されて電池管理ユニット3に接続されているため、マスタBMU処理が行われる。また、充電スタンドから車両内の充電器(図示せず)を介して電池パック2を充電する場合も電池パック2と電池管理ユニット3が接続されているため、マスタBMU処理が行われる。マスタBMU処理は、例えば3秒毎に繰り返し行われる。
他方、電池パック2を車両から取り外して充電ステーションの充電制御ユニット6と接続し、電池パック2を充電する場合には、電池パック2と電池管理ユニット3が接続されていないため、マスタCMU処理が行われる。マスタCMU処理は、例えば3秒毎に繰り返し行われる。
なお、マスタBMU処理およびマスタCMU処理の実行タイミングの間隔は、SOC、SOHの書込みのタイミングの間隔(例えば3秒)よりも短くしてもよい。
For example, when the vehicle is running, the
On the other hand, when the
Note that the execution timing interval between the master BMU processing and the master CMU processing may be shorter than the timing interval (for example, 3 seconds) between writing the SOC and SOH.
(4-1)マスタBMU処理(図6)
上述したように、マスタBMU処理では、車載されている電池管理ユニット3がマスタとなり、電池モジュール20のセル管理ユニット22がスレーブとなって協調動作することによって、実質的に実時間で電池モジュール20のSOC,SOHを算出する。
図6を参照すると、マスタBMU処理では、ステップS10~S26の各処理がサブルーチンとして繰り返し行われる。このサブルーチンでは、前述したように、所定時間毎に(例えば3秒毎に)SOC,SOHが算出されて電池管理ユニット3のメモリ32およびセル管理ユニット22のメモリ222に書き込まれる。
(4-1) Master BMU processing (Fig. 6)
As described above, in master BMU processing, the
Referring to FIG. 6, in the master BMU process, each process of steps S10 to S26 is repeatedly performed as a subroutine. In this subroutine, as described above, SOC and SOH are calculated every predetermined time (for example, every three seconds) and written to the memory 32 of the
すなわち、前回の書き込みタイミングから所定時間経過して次の書き込みタイミングになると(ステップS10:YES)、電池管理ユニット3は、車両に設けられた電流センサ4によって検出された電流値を取得する(ステップS12)。さらに、電池管理ユニット3は、セル管理ユニット22に対して、電池モジュール20の電圧データに対するデータ要求を送信する(ステップS13)。セル管理ユニット22はデータ要求に応じて、電池モジュール20の電圧値を含む電圧データを電池管理ユニット3に送信する(ステップS14)。
That is, when the next write timing comes after a lapse of a predetermined time from the previous write timing (step S10: YES), the
次いで電池管理ユニット3は、電池モジュール20の状態情報を算出する(ステップS16)。より具体的には、電池管理ユニット3は、ステップS12,S14で得られた電流値と電圧値に基づいて、電池モジュール20の状態情報としてSOC,SOHを算出する。SOC,SOHの算出方法は既に説明したとおりである。電池モジュール20の状態情報としてのサイクルカウントは、算出されたSOCが所定の条件(例えば、算出されたSOCが50%以下に低下したという条件、あるいは、当該SOCが95%を超えたという条件)を満たしたときにインクリメントされる。すなわち、ステップS16では、電池モジュール20の状態情報として、SOC、SOH、および、サイクルカウントの各データが算出される。
なお、図6のシーケンスチャートには図示していないが、電池モジュール20について予め定義されたエラー発生条件を満たす事象が発生した場合には、電池管理ユニット3は、当該事象に対応するエラーコードを電池モジュール20の状態情報として特定する。
Next, the
Although not shown in the sequence chart of FIG. 6, when an event that satisfies a predefined error occurrence condition occurs in the battery module 20, the
電池管理ユニット3は、電池モジュール20の状態情報として、SOC,SOH,サイクルカウント、さらには、事象の発生に応じたエラーコードをセル管理ユニット22および車両制御ユニット5に送信するとともに(ステップS18,S20)、メモリ32に書き込む(ステップS22)。セル管理ユニット22は、ステップS18で受信した状態情報をメモリ222に書き込む(ステップS24)。車両制御ユニット5は、ステップS20で受信した状態情報に基づいて、車両の表示情報を更新する処理を行う(ステップS26)。
The
ステップS26では、車両制御ユニット5は、電池管理ユニット3から電池モジュール20のSOCの情報を受信すると、当該SOCに対応するSOCインジケータを車両のインストルメントパネルに表示する。また、車両制御ユニット5は、電池管理ユニット3からエラーコードを受信すると、当該エラーコードに対応する警告インジケータを車両のインストルメントパネルに表示する。
In step S26, upon receiving the SOC information of the battery module 20 from the
前述したように、ステップS22,S24では、所定の条件を満たしたときに、メモリの書込み領域毎に順にデータが書き込まれる。例えば、SOCの場合、前回N-1番目の書込み領域に格納されているSOCに対して、今回算出したSOCが0.5%以上の変動があった場合に限り、N番目の書込み領域に、今回算出したSOCを上書きする。今回算出したSOCが0.5%以上の変動がない場合には、N番目の書込み領域に今回算出したSOCを上書きしない。
図6に示す処理を行うことで、マスタBMU処理では、電池モジュール20の充放電が行われている間、所定時間ごとに電池モジュール20のSOC、SOH、および、サイクルカウントが算出され、それぞれの履歴データがメモリに記録されていく。SOC、SOH、および、サイクルカウントの各々に割り当てられたメモリ内のセクタのすべての書込み領域にデータが書き込まれた場合には、当該セクタのデータを消去して新たなデータの書込みが行われる。
As described above, in steps S22 and S24, data is sequentially written into each write area of the memory when a predetermined condition is satisfied. For example, in the case of SOC, only when the SOC calculated this time has changed by 0.5% or more from the SOC stored in the previous N-1th write area, Overwrite the SOC calculated this time. If the SOC calculated this time does not change by 0.5% or more, the SOC calculated this time is not overwritten in the Nth write area.
By performing the processing shown in FIG. 6, in the master BMU processing, the SOC, SOH, and cycle count of the battery module 20 are calculated at predetermined time intervals while the battery module 20 is being charged and discharged. Historical data is recorded in memory. When data has been written to all write areas of the sector in the memory assigned to each of SOC, SOH and cycle count, the data in the sector is erased and new data is written.
(4-2)マスタCMU処理(図7)
上述したように、マスタCMU処理では、電池モジュール20のセル管理ユニット22がマスタとなり、充電ステーションの充電制御ユニット6がスレーブとなって協調動作することによって、実質的に実時間で電池モジュール20のSOC,SOHを算出する。
図7を参照すると、マスタCMU処理では、充電開始(ステップS30)から充電終了(ステップS48)までの間に、ステップS32~S46の各処理がサブルーチンとして繰り返し行われる。このサブルーチンでは、前述したように、所定時間毎に(例えば3秒毎に)SOC,SOHが算出されてセル管理ユニット22のメモリ222および充電制御ユニット6のメモリ62に書き込まれる。
(4-2) Master CMU processing (Fig. 7)
As described above, in the master CMU processing, the
Referring to FIG. 7, in the master CMU process, each process of steps S32 to S46 is repeatedly performed as a subroutine from the start of charging (step S30) to the end of charging (step S48). In this subroutine, as described above, SOC and SOH are calculated every predetermined time (for example, every 3 seconds) and written to the
すなわち、前回の書き込みタイミングから所定時間経過して次の書き込みタイミングになると(ステップS32:YES)、セル管理ユニット22は、充電ステーションの充電制御ユニット6に対して、電流データに対するデータ要求を送信する(ステップS33)。充電制御ユニット6はデータ要求に応じて、充電ステーションの電流センサ7によって検出された電流値を含む電流データをセル管理ユニット22に送信する(ステップS34)。さらに、セル管理ユニット22は、電池モジュール20の電圧値を取得する(ステップS36)。
なお、充電制御ユニット6とセル管理ユニット22の間のデータ通信のみに専用に割り当てられるレジスタおよびメッセージIDを定義し、当該メッセージIDを介して、ステップS34の電流データの送信が行われることが好ましい。上記レジスタが活性化される条件を予め定義しておくことで、セル管理ユニット22は、通信相手が電池管理ユニット3から充電制御ユニット6に切り替えられたことを認識できる。
That is, when the next write timing comes after a predetermined time has elapsed since the previous write timing (step S32: YES), the
Note that it is preferable to define a register and a message ID exclusively assigned only to data communication between the charging
次いでセル管理ユニット22は、電池モジュール20の状態情報を算出する(ステップS38)。より具体的には、セル管理ユニット22は、ステップS34,S36で得られた電流値と電圧値に基づいて、電池モジュール20の状態情報としてSOC,SOHを算出する。SOC,SOHの算出方法は既に説明したとおりである。電池モジュール20の状態情報としてのサイクルカウントは、算出されたSOCが所定の条件(例えば、算出されたSOCが95%を超えるという条件)を満たしたときにインクリメントされる。すなわち、ステップS38では、電池モジュール20の状態情報として、SOC、SOH、および、サイクルカウントの各データが算出される。
なお、図7のシーケンスチャートには図示していないが、電池モジュール20について予め定義されたエラー発生条件を満たす事象が発生した場合には、セル管理ユニット22は、当該事象に対応するエラーコードを電池モジュール20の状態情報として特定する。
The
Although not shown in the sequence chart of FIG. 7, when an event that satisfies a predefined error occurrence condition occurs in the battery module 20, the
セル管理ユニット22は、電池モジュール20の状態情報として、SOC,SOH,サイクルカウント、さらには、事象の発生に応じたエラーコードを充電ステーションに送信するとともに(ステップS40)、メモリ222に書き込む(ステップS42)。充電ステーションの充電制御ユニット6は、ステップS40で受信した状態情報をメモリ62に書き込む(ステップS44)。
The
マスタBMU処理と同様に、マスタCMU処理のステップS42,S44では、所定の条件を満たしたときに、メモリの書込み領域毎に順にデータが書き込まれる。
図7に示す処理を行うことで、マスタCMU処理では、電池モジュール20の充電が行われている間、所定時間ごとに電池モジュール20のSOC、SOH、および、サイクルカウントが算出され、それぞれの履歴データがメモリに記録されていく。SOC、SOH、および、サイクルカウントの各々に割り当てられたメモリ内のセクタのすべての書込み領域にデータが書き込まれた場合には、当該セクタのデータを消去して新たなデータの書込みが行われる。
充電制御ユニット6は、例えば、SOCが所定の閾値を超えた等の充電終了条件を満たすかを判定し、充電終了条件を満たしていない場合には(ステップS46:NO)、ステップS33に戻ってセル管理ユニット22からのデータ要求を待機する。充電終了条件を満たした場合には(ステップS46:YES)、電池モジュール20に対する充電を終了する(ステップS48)。
As in the master BMU process, in steps S42 and S44 of the master CMU process, data is sequentially written into each write area of the memory when a predetermined condition is satisfied.
By performing the processing shown in FIG. 7, in the master CMU processing, the SOC, SOH, and cycle count of the battery module 20 are calculated at predetermined time intervals while the battery module 20 is being charged, and the respective histories are calculated. Data is recorded in memory. When data has been written to all write areas of the sector in the memory assigned to each of SOC, SOH and cycle count, the data in the sector is erased and new data is written.
The charging
(5)電池システムにおける電池モジュールの状態情報の引継ぎ動作
次に、電池パック2の使用形態を考慮したときに、電池パック2の電池モジュール20の状態情報がどのように引き継がれ、それによって、セル管理ユニット22と電池管理ユニット3の間、および、セル管理ユニット22と充電制御ユニット6の間で状態情報が共有されるかについて説明する。
(5) Battery module state information handover operation in battery system Whether state information is shared between the
以下、電池システム1における電池モジュール20の状態情報の引継ぎ動作について、図8~図10を参照して説明する。
図8および図9は、それぞれ、本実施形態の電池システム1において、電池モジュール20の状態情報の引継例を示すシーケンスチャートである。図10は、車両の電源投入時に、電池管理ユニット3が車両制御ユニット5に通知すべきSOCを決定するSOC決定処理の例を示すフローチャートである。
An operation of taking over the state information of the battery modules 20 in the
8 and 9 are sequence charts showing an example of handover of state information of the battery module 20 in the
(5-1)電池モジュールの状態情報の第1の引継ぎ例(図8)
図8は、電池パック2が車両で充放電される状態と、電池パック2が充電ステーションで充電される状態とが切り替えられる場合のシーケンスチャートである。
先ず、電池パック2が車両に搭載された状態で電池パック2が充放電を行っている場合(つまり、図6のマスタBMU処理が実行される場合)を想定する(ステップS50)。ステップS50のマスタBMU処理では、実質的に実時間で電池モジュール20の状態情報がセル管理ユニット22に逐次記録される。
(5-1) First handover example of battery module state information (Fig. 8)
FIG. 8 is a sequence chart when switching between a state in which the
First, it is assumed that the
次いで、電池パック2を車両から取り外した後に充電ステーションに接続させ、電池パック2の充電を行う場合を想定する。充電ステーションには、電池パック2が充電ステーションに接続されたことを物理的あるいは電気的に検出する検出手段が設けられている。当該検出手段によって、電池パック2の各電池モジュール20が充電ステーションに接続されたことが検出されると(ステップS52)、充電ステーションの充電制御ユニット6と電池モジュール20のセル管理ユニット22の間でCANによる通信が確立され、初期化が実行される(ステップS54)。
Next, it is assumed that the
ステップS54の初期化の中で、セル管理ユニット22のメモリ222に記録されている電池モジュール20の状態情報が、充電ステーションの充電制御ユニット6に引き継がれる。より具体的には、セル管理ユニット22は、メモリ222に記録されている電池モジュール20の状態情報を充電制御ユニット6に送信し、充電制御ユニット6は、受信した状態情報をメモリ62に記録する。すなわち、電池パック2が充電ステーションに接続されると、電池パック2の電池モジュール20と充電ステーションの充電制御ユニット6との間で、電池モジュール20の状態情報が共有される。
初期化が完了すると、充電制御ユニット6は、電池モジュール20に対する充電が開始されるように制御する。このとき、充電制御ユニット6は、電池モジュール20から引き継がれた状態情報に基づいて充電制御を開始する。充電開始前の状態情報を考慮して制御が開始されるため、正確な制御を行うことができる。
電池モジュール20に対する充電が行われている間は、セル管理ユニット22と充電制御ユニット6との間で、マスタCMU処理(図7参照)が実行されて(ステップS56)、実質的に実時間で電池モジュール20の状態情報が共有される。
During initialization in step S54, the state information of the battery modules 20 recorded in the
When the initialization is completed, the charging
While the battery module 20 is being charged, the master CMU process (see FIG. 7) is executed between the
次いで、電池パック2の充電が完了した後に、当該電池パック2を再び車両に搭載して電源を投入した場合を想定する。電源投入した後、セル管理ユニット22と電池管理ユニット3の間、および、電池管理ユニット3と車両制御ユニット5の間で、それぞれCANによる通信が確立される。その後、少なくともステップS80~S90の各処理を含む初期化が実行される。
Next, it is assumed that after the charging of the
先ず、セル管理ユニット22のメモリ222に記録されている電池モジュール20の状態情報が、電池管理ユニット3に引き継がれる。より具体的に、セル管理ユニット22は、メモリ222に記録されている電池モジュール20の状態情報を電池管理ユニット3に送信し、電池管理ユニット3は、受信した状態情報をメモリ32に記録する。
First, the state information of the battery module 20 recorded in the
このとき、好ましくは、車両に搭載された電池パック2が正しい電池モジュール20の組合せを含むか否かについての検証が行われる。この場合、セル管理ユニット22は、自身の属性データに含まれる組合せIDを状態情報とともに電池管理ユニット3に送信する(ステップS80)。電池パック2に含まれる各電池モジュール20から送信された属性データに含まれる組合せコードがすべて同一である場合には、正しい電池モジュール20の組合せであるため(ステップS82:YES)、ステップS80で受信した状態情報をメモリ32に記録する(ステップS86)。すなわち、電池パック2が車両に搭載されると、電池パック2の電池モジュール20と車両内の電池管理ユニット3との間で、電池モジュール20の状態情報が共有される。
他方、電池パック2に含まれる各電池モジュール20から送信された属性データに含まれる組合せコードが同一ではない場合には(ステップS82:NO)、所定のエラーコードを車両制御ユニット5に送信する(ステップS84)。車両制御ユニット5は、エラーコードを受信すると、当該エラーコードに対応する警告インジケータを車両のインストルメントパネルに表示する処理を行う(ステップS92)。
At this time, preferably, verification is performed as to whether or not the
On the other hand, if the combination codes included in the attribute data transmitted from each battery module 20 included in the
電池パック2が正しい電池モジュール20の組合せを含む場合には、電池管理ユニット3は、SOC決定処理を実行する(ステップS88)。SOC決定処理とは、電池パック2を車両に搭載した後に、車両のインストルメントパネルに表示するSOCインジケータの基礎となるSOC(「Vx」とする。)を決定するための処理であり、その詳細な処理が図10のフローチャートに示される。
If
以下、図10を参照して、SOC決定処理について説明する。
SOC決定処理では先ず、電池管理ユニット3は、最後に電池管理ユニット(BMU)3のメモリ32で記録されたSOCであるV1と、引継ぎ時にセル管理ユニット(CMU)22から受信した最新のSOCであるV2との差分ΔSOCを算出する(ステップS100)。図8の例では、最後に電池管理ユニット(BMU)3のメモリ32で記録されたSOCは、ステップS50のマスタBMU処理において最後にメモリ32に書き込まれたSOCである。引継ぎ時にセル管理ユニット(CMU)22から受信した最新のSOCは、ステップS80で受信した最新のSOCである。
そして、電池管理ユニット3は、以下のようにして、SOCインジケータの基礎となるSOCであるVxを決定する。ΔSOCの絶対値である|ΔSOC|が小さい場合、例えば5%以下である場合には、電池管理ユニット3は、Vx=V1(つまり、最後にメモリ32に記録されたSOC)とする(ステップS104)。|ΔSOC|が大きい場合、例えば10%以上である場合には、電池管理ユニット3は、Vx=V2(つまり、引き継がれた最新のSOC)とする(ステップS108)。|ΔSOC|が5%より大きく、かつ10%より小さい場合には、例えばV1とV2の平均値をVxとする(ステップS106)。
なお、ステップS106においてVxをV1とV2の平均値としたのは一例に過ぎず、V1とV2の間の値であれば如何なる値であってもよい。上述した例では、V1,V2,Vxはそれぞれ、第1充電率、第2充電率、第3充電率の例である。
The SOC determination process will be described below with reference to FIG.
In the SOC determination process, first, the
Then, the
It should be noted that setting Vx to the average value of V1 and V2 in step S106 is merely an example, and any value between V1 and V2 may be used. In the above examples, V1, V2, and Vx are examples of the first charging rate, the second charging rate, and the third charging rate, respectively.
図10に示すようにしてSOC(Vx)を決定するのは、再始動のために電池パック2を搭載した車両の電源投入を行う場合と、車両に電池パック2を取り付けてから最初に電源投入する場合とで、車両のインストルメントパネルに表示するSOCインジケータの表示に齟齬が生じないようにするためである。前者の場合には、電源投入の前後で電池モジュール20の実際のSOCはほとんど変化しない一方で、後者の場合には、電池パック2の充電等によって、電源投入の前後で電池モジュール20の実際のSOCに大きな変化が生じうる。しかし、電池管理ユニット3では、前者の場合と後者の場合を判別することができない。そのため、仮に常にVx=V1(つまり、最後にメモリ32に記録されたSOC)としたならば、電池パック2を充電した後も、電源投入直後にSOCインジケータで表示されるSOCが低いままとなり運転者の期待に反することになる。また、仮に常にVx=V2(つまり、引き継がれた最新のSOC)としたならば、単に電源を再投入したに過ぎない場合でも電源投入直後にSOCインジケータに表示されるSOCが変動し、運転者に違和感を生じさせることになる。
そこで、図10に示すように、V1とV2の差分の絶対値に応じてVxを決定することが好ましく、それによってSOCインジケータの表示に齟齬が生じないようにすることができる。なお、このVxの決定方法では、電池モジュール20の実際のSOCとSOCインジケータに表示されるSOCとで誤差が生ずる場合があるが、車両のインストルメントパネルに表示されるSOCインジケータは表示分解能が低いことから、当該誤差は問題とならない。例えば、SOCインジケータは電欠から満充電までの間で数個の目盛りで表され、その分解能は上記誤差よりも低いことが多い。
SOC (Vx) is determined as shown in FIG. This is to prevent discrepancies in the display of the SOC indicator displayed on the instrument panel of the vehicle. In the former case, the actual SOC of the battery module 20 hardly changes before and after the power is turned on. Large changes in SOC can occur. However, the
Therefore, as shown in FIG. 10, it is preferable to determine Vx according to the absolute value of the difference between V1 and V2, thereby avoiding inconsistencies in the display of the SOC indicator. In this Vx determination method, an error may occur between the actual SOC of the battery module 20 and the SOC displayed on the SOC indicator. However, the SOC indicator displayed on the instrument panel of the vehicle has low display resolution. Therefore, the error does not pose a problem. For example, the SOC indicator is represented by several scales from low to full charge, and its resolution is often lower than the above error.
図8を再度参照すると、初期化が終了した後は、車両の動作に伴い電池パック2の充放電が開始される。このとき、電池管理ユニット3は、電池モジュール20から引き継がれた状態情報に基づいて充放電制御を開始する。充放電開始前の状態情報を考慮して制御が開始されるため、正確な制御を行うことができる。電池パック2の充放電が開始されると、セル管理ユニット22、電池管理ユニット3、および、車両制御ユニット5の間でマスタBMU処理(図6参照)が実行される(ステップS94)。
Referring to FIG. 8 again, after the initialization is completed, the charging and discharging of the
(5-2)電池モジュールの状態情報の第2の引継ぎ例(図9)
図9は、車両に搭載された電池パック2が交換される場合のシーケンスチャートである。
先ず、電池モジュール20Aを含む電池パックが車両に搭載された状態で電池パックが充放電を行っている場合(つまり、図6のマスタBMU処理が実行される場合)を想定する(ステップS70)。ステップS70のマスタBMU処理では、実質的に実時間で電池モジュール20Aの状態情報がセル管理ユニット22に逐次記録される。
(5-2) Second handover example of battery module status information (Fig. 9)
FIG. 9 is a sequence chart when the
First, it is assumed that the battery pack including the battery module 20A is mounted in the vehicle and is being charged and discharged (that is, the master BMU process of FIG. 6 is executed) (step S70). In the master BMU process of step S70, the state information of the battery module 20A is sequentially recorded in the
次いで、車両の電池パックを交換する場合を想定する。すなわち、電池モジュール20Aを含む電池パックに代えて、電池モジュール20Bを含む電池パックを車両に搭載して電源を投入した場合を想定する。
この場合、ステップS80~S94のシーケンスチャートの流れは、図8の場合と同じである。すなわち、電池モジュール20Bに記録されている状態情報が初期化において車両の電池管理ユニット3に引き継がれる。電池モジュール20Bを含む電池パックが車両に搭載されると、電池パックの電池モジュール20Bと車両内の電池管理ユニット3との間で、電池モジュール20Bの状態情報が共有される。そして電池管理ユニット3は、引き継がれた電池モジュール20Bの状態情報に基づいて電池モジュール20Bの充放電制御を開始する。そのため、車両における電池パック2の充放電制御を継続的に行われ、それゆえ適切に充放電制御を行うことができる。
なお、図9の場合もステップS88においてSOC決定処理が実行されるため、電池モジュール20Aについて最後に記録されたSOCと、電池モジュール20Bから引き継がれた最新のSOCとの間に乖離がある場合でも、運転者に違和感が生じないようなSOCインジケータの表示とすることができる。
Next, assume that the battery pack of the vehicle is to be replaced. That is, it is assumed that the battery pack including the battery module 20B is mounted in the vehicle and the power is turned on instead of the battery pack including the battery module 20A.
In this case, the flow of the sequence chart of steps S80 to S94 is the same as in FIG. That is, the state information recorded in the battery module 20B is handed over to the
In the case of FIG. 9 as well, since the SOC determination process is executed in step S88, even if there is a discrepancy between the last recorded SOC of battery module 20A and the latest SOC taken over from battery module 20B, , the display of the SOC indicator can be such that the driver does not feel uncomfortable.
以上説明したように、本実施形態の電池システム1では、電池パック2と電池管理ユニット3が接続され、かつ電池パック2と充電ステーションの充電制御ユニット6が接続されていない場合には、各電池モジュール20の状態情報を、各電池モジュール20と電池管理ユニット3の間で共有する。電池パック2と充電ステーションの充電制御ユニット6が接続され、かつ電池パック2と電池管理ユニット3が接続されていない場合には、各電池モジュール20の状態情報を、各電池モジュール20と充電制御ユニット6の間で共有する。例えば、電池パック2と電池管理ユニット3が接続される場合に、電池モジュール20の状態情報が電池管理ユニット3に引き継がれ、電池パック2と充電ステーションが接続される場合、電池モジュール20に状態情報が充電ステーションの充電制御ユニット6に引き継がれる。そのため、車両に搭載されている電池パック2を交換する場合や、電池パック2を車両から取り外して充電ステーションで充電する場合等において、引き継がれた各電池モジュール20の状態情報を考慮して、車両における電池モジュール20に対する充放電制御、および、充電ステーションでの電池モジュール20に対する充電制御を開始できるため、これらの制御を最適なものにすることができる。
As described above, in the
例えば、本実施形態では、電池モジュール20のセル管理ユニット22には、状態情報として、SOC,SOHの履歴情報やエラーコードを格納している。これらの情報を車両側又は充電ステーション側に引き継ぐことで、電池管理ユニット3及び/又は充電制御ユニット6は、当該履歴情報やエラーコードを考慮して充放電制御あるいは放電制御を開始することができる。SOC,SOHの履歴情報やエラーコードを引き継ぐことで、より正確な充放電制御を行うことができる。
For example, in the present embodiment, the
本実施形態の電池システム1では、引き継ぐべき電池モジュール20の状態情報を、SOC、SOH、サイクルカウント、エラーコードの各パラメータに限定することで、各ユニットのメモリの容量を比較的小さくすることができる。
その一方で、引継ぎ対象となる状態情報を、SOC、SOH、サイクルカウント、エラーコードの各パラメータに限られず、例えば満充電容量FCCを所定時間ごとに保存し、かつ引き継いでもよい。
In the
On the other hand, the state information to be handed over is not limited to each parameter of SOC, SOH, cycle count, and error code.
本実施形態の電池システム1では、電池モジュール20に対する正確な状態情報を算出するのに必要となる電池モジュール20を流れる電流値を検出するセンサを、車両側および充電ステーション側に設けるようにした。言い換えると、電池モジュール20は電流センサを備えていない。そのため、電池モジュール20は、正確な状態情報を保持しつつ比較的低コストで済む。
In the
上述した実施形態において、図6のマスタBMU処理では、車載されている電池管理ユニット3がマスタとなり、電池モジュール20のセル管理ユニット22がスレーブとなって協調動作することによって電池モジュール20のSOC,SOHを算出する場合について説明したが、その限りではない。電池モジュール20のセル管理ユニット22がマスタとなり、電池管理ユニット3がスレーブとなって協調動作してもよい。その場合、セル管理ユニット22は、電流センサ4によって検出された電流値を電池管理ユニット3から取得する。そして、セル管理ユニット22は、電池モジュール20の電圧値と、電池管理ユニット3から取得した電流値とに基づいて、電池モジュール20のSOC,SOHを算出する。
In the above-described embodiment, in the master BMU process of FIG. 6, the
上述した実施形態において、図7のマスタCMU処理では、電池モジュール20のセル管理ユニット22がマスタとなり、充電ステーションの充電制御ユニット6がスレーブとなって協調動作することによって電池モジュール20のSOC,SOHを算出する場合について説明したが、その限りではない。充電ステーションの充電制御ユニット6がマスタとなり、電池モジュール20のセル管理ユニット22がスレーブとなって協調動作してもよい。その場合、充電制御ユニット6は、電池モジュール20の電圧値をセル管理ユニット22から取得する。そして、充電制御ユニット6は、セル管理ユニット22から取得した電圧値と、電流センサ7によって検出された電流値とに基づいて、電池モジュール20のSOC,SOHを算出する。
In the above-described embodiment, in the master CMU process of FIG. 7, the
本明細書で記載されるすべての例示および条件付けられた表現は、発明者による技術の促進に寄与する本発明とその概念について読者の理解を助ける教示目的のために意図したものであって、そのように特定的に記載された例示および条件に対する限定無しに解釈されるべきであり、明細書におけるそのような例示の構成は、本発明の優劣の提示には関連しない。本発明の実施形態について詳細に説明されているが、様々な変更、置換、代用が、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなくなされうることが理解されるべきである。 All exemplifications and conditional expressions set forth in this specification are intended for instructional purposes to assist the reader in understanding the invention and its concepts which contribute to furthering the art of the inventors. Such specific set forth examples and conditions should be construed without limitation, and such example configurations in the specification do not relate to presenting the merits of the present invention. Although embodiments of the invention have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions, and substitutions can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
1…電池システム
2…電池パック
20-1~20-4…電池モジュール
21-1~21-4…電池セル群
22-1~22-4…セル管理ユニット(CMU)
221…コントローラ
222…メモリ
223…セル監視ユニット
224…CANトランシーバ
3…電池管理ユニット(BMU)
31…コントローラ
32…メモリ
33…CANトランシーバ
4,7…電流センサ7
5…車両制御ユニット(VCU)
6…充電制御ユニット(CCU)
61…コントローラ
62…メモリ
63…CANトランシーバ
65…表示装置
101…電池系CANバス
102…車両系CANバス
Cb,Cv,Cs…コネクタ
1
221
31 controller 32
5...Vehicle control unit (VCU)
6... Charging control unit (CCU)
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記電池パックの負荷である機器内に設けられ、前記複数の電池モジュールの各々と通信可能な電池管理装置と、
前記機器内に設けられ、前記電池パックと前記電池管理装置が接続されている場合に前記電池パックを流れる第1電流を検出する第1電流センサと、
前記電池パックを充電するための充電装置であって、前記複数の電池モジュールの各々と通信可能な充電装置と、
前記充電装置に設けられ、前記電池パックと前記充電装置が接続されている場合に前記電池パックを流れる第2電流を検出する第2電流センサと、
を有する電池システムであって、
前記複数の電池モジュールの各々は、各電池モジュールの電圧を検出し、
前記電池パックと前記電池管理装置が接続され、かつ前記電池パックと前記充電装置が接続されていない場合には、各電池モジュールの電圧と前記第1電流とに基づいて、各電池モジュール又は前記電池管理装置のいずれか一方が、対応する電池モジュールの状態情報を算出するとともに、算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと前記電池管理装置の間で共有し、
前記電池パックと前記充電装置が接続され、かつ前記電池パックと前記電池管理装置が接続されていない場合には、各電池モジュールの電圧と前記第2電流とに基づいて、各電池モジュールが、対応する電池モジュールの状態情報を算出するとともに、算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと前記充電装置の間で共有し、
各電池モジュールは、
対応する状態情報が格納されている第1メモリと、
対応する状態情報が前記電池管理装置によって算出される場合には、前記電池管理装置から前記状態情報を受信して前記第1メモリに書き込み、対応する状態情報が前記充電装置によって算出される場合には、前記充電装置から前記状態情報を受信して前記第1メモリに書き込む第1制御部と、を備え、
前記電池管理装置は、
各電池モジュールの状態情報が格納されている第2メモリと、
各電池モジュールの状態情報を算出して前記第2メモリに書き込む、又は、各電池モジュールの状態情報が対応する電池モジュールによって算出される場合には、各電池モジュールから前記状態情報を受信して前記第2メモリに書き込む第2制御部と、を備えた、
電池システム。 a battery pack including a plurality of rechargeable battery modules connected in series;
a battery management device provided in a device that is a load of the battery pack and capable of communicating with each of the plurality of battery modules;
a first current sensor provided in the device for detecting a first current flowing through the battery pack when the battery pack and the battery management device are connected;
a charging device for charging the battery pack, the charging device being communicable with each of the plurality of battery modules;
a second current sensor provided in the charging device for detecting a second current flowing through the battery pack when the battery pack and the charging device are connected;
A battery system comprising
each of the plurality of battery modules detects a voltage of each battery module;
When the battery pack and the battery management device are connected and the battery pack and the charging device are not connected, the voltage of each battery module or the battery is calculated based on the voltage of each battery module and the first current. one of the management devices calculates state information of the corresponding battery module, and shares the calculated state information of each battery module between each battery module and the battery management device;
When the battery pack and the charging device are connected and the battery pack and the battery management device are not connected, each battery module responds based on the voltage of each battery module and the second current. calculating the state information of each battery module, and sharing the calculated state information of each battery module between each battery module and the charging device;
Each battery module
a first memory in which corresponding state information is stored;
receiving the state information from the battery management device and writing it to the first memory when the corresponding state information is calculated by the battery management device; and when the corresponding state information is calculated by the charging device. comprises a first control unit that receives the state information from the charging device and writes it to the first memory;
The battery management device
a second memory storing state information of each battery module;
state information of each battery module is calculated and written to the second memory, or if the state information of each battery module is calculated by the corresponding battery module, the state information is received from each battery module and the a second control unit that writes to the second memory,
battery system.
前記電池管理装置の第2制御部は、前記第2メモリに格納されている各電池モジュールの充電率である第1充電率と、前記第2メモリに新たに書き込むべき各電池モジュールの充電率である第2充電率との差分の絶対値を算出し、前記絶対値が所定の第1閾値以下である場合には、前記第1充電率を上位装置に通知し、前記絶対値が前記第1閾値より大きい第2閾値以上である場合には、前記第2充電率を前記上位装置に通知し、前記絶対値が前記第1閾値より大きく、かつ前記第2閾値より小さい場合には、前記第1充電率と前記第2充電率の間の充電率である第3充電率を前記上位装置に通知する、
請求項1に記載された電池システム。 the state information of each battery module includes information of the state of charge (SOC) of each battery module;
The second control unit of the battery management device uses a first charging rate, which is the charging rate of each battery module stored in the second memory, and a charging rate of each battery module to be newly written in the second memory. calculating an absolute value of a difference from a certain second charging rate, and if the absolute value is equal to or less than a predetermined first threshold, notifying the first charging rate to a higher-level device; If the second charging rate is larger than the threshold, the second charging rate is notified to the higher-level device, and if the absolute value is larger than the first threshold and smaller than the second threshold, the charging rate is the second charging rate. Notifying the host device of a third charging rate that is between the first charging rate and the second charging rate;
The battery system according to claim 1.
各電池モジュールは、直列に接続された複数の電池セルとセルバランサを備え、当該セルバランサは、各電池モジュールの前記複数の電池セル間の電圧に差がある場合には、前記複数の電池セルの間で電圧が実質的に同一となるように動作し、
前記電池管理装置の第2制御部は、前記複数の電池モジュールに対して算出された充電率に差がある場合には、各電池モジュールのセルバランサによって前記複数の電池モジュールの間で充電率が実質的に同一となるように前記複数の電池モジュールを制御し、実質的に同一となった充電率の情報を各電池モジュールに通知する、
請求項1又は2に記載された電池システム。 the state information of each battery module includes information of the state of charge (SOC) of each battery module;
Each battery module includes a plurality of battery cells connected in series and a cell balancer, and the cell balancer adjusts the voltage between the plurality of battery cells of each battery module when there is a difference in voltage between the plurality of battery cells. operates so that the voltages are substantially the same between
When there is a difference in the charging rate calculated for the plurality of battery modules, the second control unit of the battery management device adjusts the charging rate among the plurality of battery modules by the cell balancer of each battery module. controlling the plurality of battery modules to be substantially the same, and notifying each battery module of information on the substantially the same charging rate;
The battery system according to claim 1 or 2.
請求項1から3のいずれか1項に記載された電池システム。 The state information of each battery module includes at least state-of-charge (SOC) and state-of-health (SOH) information;
The battery system according to any one of claims 1 to 3.
前記電池パックは、前記電池パックの負荷である機器内に設けられる電池管理装置、および、前記電池パックを充電するための充電装置と接続可能であって、
前記方法は、前記電池パックと前記電池管理装置が接続され、かつ前記電池パックと前記充電装置が接続されていない場合に、
(a-1) 前記電池管理装置が、前記電池パックを流れる第1電流を、前記機器内に設けられた第1電流センサから取得するステップと、
(a-2) 各電池モジュール又は前記電池管理装置のいずれか一方が、各電池モジュールで検出された電圧と、前記取得された前記第1電流とに基づいて、対応する電池モジュールの状態情報を算出するステップと、
(a-3) 前記複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報、または、前記電池管理装置によって算出される各電池モジュールの状態情報を共有するステップと、
を含み、
前記方法は、前記電池パックと前記充電装置が接続され、かつ前記電池パックと前記電池管理装置が接続されていない場合に、
(b-1) 前記充電装置が、前記電池パックを流れる第2電流を、前記充電装置内の第2電流センサから取得するステップと、
(b-2) 各電池モジュールの電圧と前記第2電流とに基づいて、各電池モジュールが、対応する電池モジュールの状態情報を算出するステップと、
(b-3) 前記複数の電池モジュールの各々によって算出される各電池モジュールの状態情報を、各電池モジュールと前記充電装置の間で共有するステップと、
を含む電池管理方法。 A battery management method for a battery pack including a plurality of rechargeable battery modules connected in series, comprising:
The battery pack is connectable to a battery management device provided in a device that is a load of the battery pack and a charging device for charging the battery pack,
In the method, when the battery pack and the battery management device are connected and the battery pack and the charging device are not connected,
(a-1) a step in which the battery management device acquires a first current flowing through the battery pack from a first current sensor provided in the device;
(a-2) Either one of the battery modules or the battery management device provides state information of the corresponding battery module based on the voltage detected by each battery module and the obtained first current. a calculating step;
(a-3) sharing state information of each battery module calculated by each of the plurality of battery modules or state information of each battery module calculated by the battery management device;
including
In the method, when the battery pack and the charging device are connected and the battery pack and the battery management device are not connected,
(b-1) the charging device acquiring a second current flowing through the battery pack from a second current sensor in the charging device;
(b-2) each battery module calculating state information of the corresponding battery module based on the voltage of each battery module and the second current;
(b-3) sharing state information of each battery module calculated by each of the plurality of battery modules between each battery module and the charging device;
including battery management methods.
前記状態情報が前記充電装置によって算出される場合に、各電池モジュールが、前記充電装置から対応する状態情報を受信し、対応する前記第1メモリに書き込むステップと、
前記電池管理装置が、各電池モジュールの状態情報を算出して前記電池管理装置の第2メモリに書き込む、又は、各電池モジュールの状態情報が対応する電池モジュールによって算出される場合に、各電池モジュールから前記状態情報を受信して、前記第2メモリに書き込むステップと、
を含む、請求項5に記載された電池管理方法。 if the state information is calculated by the battery management device, each battery module receives corresponding state information from the battery management device and writes it to a first memory of each battery module;
each battery module receiving corresponding state information from the charging device and writing it to the corresponding first memory, when the state information is calculated by the charging device;
When the battery management device calculates state information of each battery module and writes it to the second memory of the battery management device, or when the state information of each battery module is calculated by the corresponding battery module, each battery module receiving the state information from and writing it to the second memory;
6. The battery management method of claim 5, comprising:
前記方法は、
前記電池管理装置が、前記第2メモリに格納されている各電池モジュールの充電率である第1充電率と、前記第2メモリに新たに書き込むべき各電池モジュールの充電率である第2充電率との差分の絶対値を算出するステップと、
前記絶対値が所定の第1閾値以下である場合には前記第1充電率を上位装置に通知し、前記絶対値が前記第1閾値より大きい第2閾値以上である場合には、前記第2充電率を前記上位装置に通知するステップと、
前記絶対値が前記第1閾値より大きく、かつ前記第2閾値より小さい場合には、前記第1充電率と前記第2充電率の間の充電率である第3充電率を前記上位装置に通知するステップと、
を含む、請求項6に記載された電池管理方法。 the state information of each battery module includes information of the state of charge (SOC) of each battery module;
The method includes:
A first charging rate, which is the charging rate of each battery module stored in the second memory, and a second charging rate, which is the charging rate of each battery module to be newly written in the second memory. calculating the absolute value of the difference between
If the absolute value is equal to or less than a predetermined first threshold, the host device is notified of the first charging rate, and if the absolute value is equal to or greater than a second threshold larger than the first threshold, the second a step of notifying the higher-level device of the charging rate;
If the absolute value is greater than the first threshold and less than the second threshold, the host device is notified of a third charging rate that is between the first charging rate and the second charging rate. and
7. The battery management method of claim 6, comprising:
各電池モジュールは、直列に接続された複数の電池セルとセルバランサを備え、当該セルバランサは、各電池モジュールの前記複数の電池セル間の電圧に差がある場合には、前記複数の電池セルの間で電圧が実質的に同一となるように動作し、
前記方法は、
前記電池管理装置が、前記複数の電池モジュールに対して算出された充電率に差がある場合には、各電池モジュールのセルバランサによって前記複数の電池モジュールの間で充電率が実質的に同一となるように前記複数の電池モジュールを制御するステップと、
前記電池管理装置が、前記実質的に同一となった充電率の情報を各電池モジュールに通知するステップと、
を含む、請求項6又は7に記載された電池管理方法。 the state information of each battery module includes information of the state of charge (SOC) of each battery module;
Each battery module includes a plurality of battery cells connected in series and a cell balancer, and the cell balancer adjusts the voltage between the plurality of battery cells of each battery module when there is a difference in voltage between the plurality of battery cells. operates so that the voltages are substantially the same between
The method includes:
When there is a difference in the charging rate calculated for the plurality of battery modules, the battery management device determines that the charging rate is substantially the same among the plurality of battery modules by the cell balancer of each battery module. controlling the plurality of battery modules such that
the battery management device notifying each battery module of the substantially identical charging rate information;
The battery management method according to claim 6 or 7, comprising:
請求項5から8のいずれか1項に記載された電池管理方法。 The state information of each battery module includes at least state-of-charge (SOC) and state-of-health (SOH) information;
The battery management method according to any one of claims 5 to 8.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2019/095568 WO2021003731A1 (en) | 2019-07-11 | 2019-07-11 | Battery system, battery management method |
Publications (1)
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